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材料成型与控制工程的模具制造技术论文 摘要：模具素有“工业之母”的美称，其在各行各业都有着广泛的应用。随着我国经济的快速发展以及工业实力的快速提升，对于模具的需要也越来越多，做好模具的加工已经成了经济发展的重要保障。为确保模具的机械加工质量，应当积极做好各种新技术、新工艺的引进和应用，做好模具加工工艺的优化，通过对模具加工中的加工设备、加工工艺以及材料等各个环节做好优化，从而最大限度的提升模具的加工质量与加工效率。 关键词：材料成型；控制工程；模具；制造技术 导言：模具在工业成型领域有着极为广泛的应用，现今其多通过数控加工设备来完成制备，随着工业的发展对于模具的加工精度要求越来越高，为确保模具的加工质量除了做好模具加工工艺的编制和刀具的控制外还应当积极做好模具加工设备的应用。现今，隨着各种模具加工设备应用的增多，做好模具加工设备在模具加工的应用对于提升模具的加工质量和加工效率有着极为重要的意义。 1我国模具制造业发展现状 模具行业的产品属于生产过程中的中间产品，其需求依赖于下游各行业的发展需求，因此，世界经济的发展对模具行业的发展有着重要的作用。从xx年起世界模具业一直处于稳步上升态势，到xx年市场规模为1025亿美元，xx年为1070亿美元。预计到xx年将在1200亿美元左右。 近年来，随着汽车、消费电子、家用电器等行业的快速发展，我国模具制造规模日渐增大。我国国家统计局的数据表明，近10年来，除xx年受国际金融危机影响增速有所下滑外，中国模具工业一直保持着快速发展的态势。我国模具的制造能力已从改革开放初期的数十亿元增加到xx年的2100亿元，从业人员从几万人增加到百万人，其中销售额超过1700亿元，xx-xx年行业总产值年均增速保持在20%以上。我国模具行业的不但基本满足我国制造业对模具数量、品种和质量的要求，而且具备了几乎所有模具品种的批量出口能力xx年我国的模具出口额达到50.8亿美元。 塑料模具是模具行业的重要组成部分，主要包括注塑成型模具、挤出模具、吹塑模具、吸塑模具、吸附模具、发泡模具、搪塑模具等模具类型，并被广泛应用于家电、汽车、铁路交通、航空航天、军工等领域的塑料零件生产。随着汽车、家电、电子通信行业的迅速发展，塑料模具具有良好的发展前景。据中国模具工业协会统计，我国塑料模具销售总额占整个模具市场销售总额的45%左右，塑料模具销售额由275亿元增长至735亿元，年复合增长率约12%。 2影响模具加工质量的影响因素分析 在模具的加工过程中对于模具加工质量的影响根据其影响途径大致可以分为三个主要的方面：人为因素、机械加工设备因素以及加工工艺等。通过对模具加工缺陷的影响因素进行统计分析后发现，人为因素和模具加工工艺和加工程序所导致的模具加工质量问题占据着整个影响因素的近9成。现今，随着各种高速加工设备应用的增多，做好高速加工设备在模具加工的应用对于提升模具的加工质量和加工效率有着极为重要的意义。 3金属材料成型与控制工程模具制造技术 目前制造行业出现了前所未有的繁荣，促进了工业的整体进步与发展，其中材料成型与控制工程模具开始引发人们的关注，人们不仅关注这方面人才的培养，同时还将目光聚焦在了该领域出现的新技术与新工艺上。 3.1高速加工在模具加工中的应用要点分析 在模具的高速加工中模具的加工效率和加工质量都会得到较大的提升，但是其对于加工工艺的要求也越发严格。高速加工在模具加工应用中要求更高的过切保护，在模具加工工艺的编制中应当加强CAD/CAM技术的应用，通过更多的仿真模拟来确保高速加工的加工质量。此外，在模具的高速加工工艺编制中，应当对模具的几何结构有着一个清晰的认识并对加工过程中所需要的各种刀具有着深入的了解，以便能够对高速加工中所使用的刀具和加工工序进行合理的安排，并在加工工艺的编制中注意做好过切的防护及模具高速加工轨迹的连续性和光滑性。 在模具高速加工的过程中会涉及到多种刀具的应用，为确保模具高速加工的效率和安全性应当选用硬质合金刀具，硬质合金刀具具有良好的机械性和热稳定性，硬质合金刀具除了采用硬质合金材料制备外普遍在刀具的表面覆盖有一层氮化钛或是氮化铝钛材质的涂层，这一技术的应用使得硬质合金刀具在模具高速加工的过程中取得了良好的加工特性。在模具高速加工还需要注意做好对于刀具参数的选择，以圆刀片和球头铣刀为例，在刀具的选取中应当注意有效刀具直径的选取，在模具高速加工刀具的使用中对于主副切削刃连接处应当修圆或是导角从而增大硬质合金刀具的刀尖角，避免在模具高速加工中刀尖处过热磨损，对于模具高速加工所使用刀具的选取应当充分结合模具材料及加工工艺进行选取。在模具高速加工的过程中现今多采用的是硬质合金刀具，为增强刀具的使用寿命，在刀具的选取上在确保模具高速加工安全和加工要求前提下尽量缩短所使用刀具的悬伸，刀具刀体中央要具有良好的韧性以增强硬质合金刀具的刚性。在模具高速加工的过程中为确保模具高速加工的加工质量还应当注意做好对于夹具的选取，模具高速加工能够极大缩短模具加工时间的同时也对加工工艺和加工方法提出了更高的要求，以某模具的加工为例，其在对模具进行高速加工时所耗时间仅为1小时，而对于模具的装夹则需要耗费30分钟以上，这种装夹缺陷极大的影响了模具高速加工的加工效率，为提高模具高速加工的加工效率和加工质量可以通过使用夹具配合模具的加工方式，比如说在模具上加装定位销的方式来对其进行定位或是在夹具中加设直角边基准的方式来实现模具的定位，通过上述方式在解决了模具高速加工中对于模具装夹定位的问题外还能够有效的提高模具的加工质量和加工效率。这是由于模具的加工精度减小和模具加工的后续累积误差，通过对模具装夹效率和装夹精度的改善从而有效的提升了模具高速加工的加工效率和加工质量。 在高转速方面，现今在高速加工设备中随着电主轴设备的发展成熟，电机主轴的转速也在飞快的提升，通过高转速、高进给以及小直径刀具的结合将会使得高速加工发挥出良好的加工效果。在模具的加工过程中为考虑加工效率问题应当尽量在高速加工设备上对模具进行一次加工成型，以降低模具粗、精加工之間因模具转换所带来的精度和加工效率以及加工设备等方面的问题。 在模具的加工过程中为考虑加工效率问题应当尽量在高速加工设备上对模具进行一次加工成型，以降低模具粗、精加工之间因模具转换所带来的精度和加工效率以及加工设备等方面的问题。为了使模具能够在高速加工设备上完成对于模具的粗、精一体化加工，在高速加工的过程中应当尽量选择高转速和高扭矩的主轴电机从而使得不同直径的刀具在主轴应用中更富有弹性。此外，在高速加工中做好刀具和刀柄的选配将会使得加工后的模具获得较高的加工精度和表面光洁度，此外，还能够有效的降低高加工的时间并提高模具的使用寿命。 3.2激光叠加技术的应用 上世纪八十年代，日本利用薄片叠加法制造出了拉伸膜，并于九十年代初，进一步推出了模具的激光叠加制造法，基于这一方法的模具制造原理为，利用激光对薄板进行切割操作，并将切割后的多层薄板叠加，使其形状逐渐变化，进而获得所需模具的三维形状。目前，激光叠加技术在模具制造方面已进入到试用阶段，基于这一技术制造的凹凸模具具有较高的质量，且切割厚度大都在12mm左右，加工尺寸的精度也高达0.01m。在经过激光切割处理后，模具切口表层将产生一个0.1-0.2mm且硬度为800HV的硬化层，这一硬化层的主要作用为，对厚度为1mm的钢板进行冲裁，而仅凭自冷硬化层便能够完成对1000件1mm厚钢板的冲压。值得一提的是，如果在经过激光切割后再进行淬火操作，冲压的数量可高达3-5万件。对基于激光叠加的模具制造进行分析可知，因各个薄板间的连接较为简单，因此，可借助叠加法来进一步制成冲模，进而降低成本并缩短生产周期，提高经济效益。激光叠加技术在模具制造领域中的另一突出应用还体现在基于激光切割与模具CAD结合的CAD/CAM系统方面，利用这一系统，能够实现板料切割的柔性制造，对于小批量、多品种的模具生产具有较强的适应性。 3.3快速成型制造技术的应用 快速成型制造技术是20世纪80年代末出现的一项制造技术，现阶段，该技术已发展了十余种工艺形式，其中，以激光技术为依托的一类典型技术变式选择性激光烧结技术。这一技术在模具制造中的应用方法为，将激光器作为能量源，借助红外激光束使蜡、金属、陶瓷和塑料等相关物质的粉末能够均匀地在平面上烧结，在计算机控制下，赋予扫描器一定速度和能量密度，使其按照分层面的数据进行扫描。激光扫描的区域，粉末则会被烧结从而形成具有一定厚度的实体片层，而未被扫描的区域仍然以松散的粉末状态呈现。此时，通过对物体截层厚度进行判断来操作工作台的升降，而后，当铺粉滚筒将粉末予以铺平后，方由激光器展开新一层的扫描。反复进行上述操作，直到将全部层面扫描为止。最后，将多余粉末予以去除，经过打磨烘干等相关处理后得到模具。 4提高模具加工精度的应对措施 做好模具机械加工中的精度提升可以从以下几个方面入手：（1）做好对于机械加工工艺的优化。（2）选用合适的机械加工辅助工具。（3）做好对于模具数控加工设备的精度优化。加工工艺是模具加工质量的重要保证，在模具的机械加工过程中合理的选择加工进给速度、加工进给量、刀具类型以及主轴转速等的多项加工参数。模具机械加工设备的优化主要是需要加强对于加工设备精度的调整以最大限度的降低加工设备的误差对于模具机械加工精度的影响，从而确保模具的加工质量。在模具的机械加工中由于需要加工的机械种类众多加之模具所使用的材质的不同，为确保模具的加工质量应当针对模具加工的实际具体情况对加工工艺及加工机械进行合理化的选取，通过选择适当的加工手段，在确保模具加工质量的前提下最大限度的提升模具的加工效率。此外，为最大限度的降低人为因素对于模具加工质量的影响，需要加强对于模具机械加工人员的业务培训，提升模具机械加工工作人员的机械水平。据统计，模具加工中所出现的加工误差多数是由加工操作人员失误所造成的。因此，在模具的机械加工中应当对人员的操作培训引起足够的重视。 结语 文章在分析模具加工质量各影响因素的基础上对加工技术的特点以及其在模具加工应用中需要注意的问题进行了分析介绍。为确保模具的机械加工质量，应当积极做好各种新技术、新工艺的引进和应用，做好模具加工工艺的优化，通过对模具加工中的加工设备、加工工艺以及材料等各个环节做好优化，从而最大限度的提升模具的加工质量与加工效率。 参考文献： 1陈红.材料成型及控制工程专业人才培养模式J.山东工业技术.xx（04）. 2王烨鹏